某類試劑對(duì)石英砂的處理效果，或者尋找某種酸的替代方案，或者在嘗試對(duì)石英砂做一些特殊的物理化學(xué)處理時(shí)尋找案例參考……搜索各類文獻(xiàn)我們可以發(fā)現(xiàn)，人類對(duì)于石英砂的化學(xué)處理并非一步到位，而是通過(guò)窮舉，嘗試各類化學(xué)物質(zhì)后得出經(jīng)驗(yàn)結(jié)論。本文對(duì)石英砂處理上用到的各種酸和鹽進(jìn)行羅列，并簡(jiǎn)述各類物質(zhì)使用后廢水處理的要點(diǎn)，希望能給大家一些參考。
無(wú)機(jī)酸部分
一、鹽酸及氯鹽
a、工業(yè)鹽酸
最經(jīng)典的無(wú)機(jī)強(qiáng)酸之一，對(duì)鐵氧化物和粘土礦物有較好的溶解能力。因價(jià)格低廉、效果明顯直觀得到廣泛應(yīng)用。無(wú)論是早期的板材砂酸洗去黃皮，還是高純砂酸洗，鹽酸都受到親睞。
鹽酸的廢水處理相對(duì)較為簡(jiǎn)單，用堿將溶液中和至中性再沉淀即可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。然而各地的酸污染環(huán)保案件中，含鹽酸廢水污染卻是最為常見(jiàn)的，這是為什么呢？
鹽酸廢水的中和，需要消耗堿。以最常用的生石灰為例，根據(jù)化學(xué)平衡，一噸31%的工業(yè)鹽酸產(chǎn)生的廢液理論上消耗約0.25噸生石灰。而實(shí)際上因?yàn)樯胰芙獠怀浞郑?0%的生石灰參與反應(yīng)來(lái)計(jì)算，一噸工業(yè)鹽酸產(chǎn)生的廢液需要消耗約0.5噸生石灰。一噸工業(yè)鹽酸的價(jià)格100-400元，參考均價(jià)300元；一噸生石灰的價(jià)格400-1000元，參考均價(jià)700元。那么我們可以得知，一噸鹽酸的使用成本為300元，廢水處理的石灰成本為350元，廢水處理的成本已經(jīng)超過(guò)了鹽酸的使用成本。一些不規(guī)范的企業(yè)，一則沒(méi)有廢水處理設(shè)施，二則不愿意承擔(dān)較高的成本，造成了廢酸直排污染事件頻發(fā)。
b、氯鹽及其它
常見(jiàn)的氯鹽，如氯化鈉、氯化鉀、氯化鋰、氯化鈣、氯化鎂，可見(jiàn)用于石英砂的摻雜提純，也可用于高嶺土等非金屬礦物中進(jìn)行氯化焙燒增白。
有的文獻(xiàn)提到用氯化銨、氯化氫、氯氣或者四氯化碳對(duì)石英砂進(jìn)行氯化提純。
二、工業(yè)硫酸及硫酸鹽
二元無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，具有強(qiáng)氧化性和高沸點(diǎn)。濃硫酸的沸點(diǎn)為338℃，常規(guī)條件下表現(xiàn)為無(wú)揮發(fā)性，所以在需要酸霧處理的場(chǎng)合應(yīng)用不如鹽酸廣泛。高沸點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)在于可以加熱到沸點(diǎn)之前（如300℃左右）處理礦物而不需要使用高壓容器，這樣的極端條件處理可以分解掉一些鹽酸無(wú)法溶解的礦物。當(dāng)然，這樣情況對(duì)材料和安全防護(hù)的要求都很高，很少見(jiàn)于實(shí)際生產(chǎn)中，而是在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用更多些。
有的文獻(xiàn)提及用硫酸的酸式鹽和石英砂焙燒處理，以降低石英砂的鈦含量。用硫酸的銨鹽處理降低石英砂的鐵含量。
硫酸和硫酸鹽的酸性廢水處理，和鹽酸廢水相同，用堿中和即可。
三、氫氟酸及氟鹽
一元弱酸氫氟酸，憑借其超強(qiáng)的絡(luò)合能力，成為石英砂提純的大殺器。在一定條件下，氫氟酸和大多數(shù)的雜質(zhì)礦物反應(yīng)，包括石英砂。所以當(dāng)氫氟酸的使用濃度過(guò)大時(shí)，需要注意石英砂的損耗。氫氟酸和工業(yè)鹽酸、工業(yè)硫酸或硝酸的混合酸，是常用的混酸體系。在油田領(lǐng)域用鹽酸和氫氟酸混合形成的土酸腐蝕地層，石墨、碳化硅等非金屬礦物都用到含氫氟酸的混酸體系。
氟鹽在含酸體系中的作用，和氫氟酸類似。也有用氟鹽作為摻雜劑使用的。
人類工業(yè)文明產(chǎn)生的一顆顆明珠，離不開(kāi)氫氟酸的存在。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，主要用氫氟酸清洗晶圓表面，或是芯片加工過(guò)程中的清洗和蝕刻等工序上。在太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)，氫氟酸用于芯片表面清洗、蝕刻等工序。在面板產(chǎn)業(yè)中，氫氟酸則用在玻璃基板清洗，以及氮化硅與二氧化硅蝕刻等。然而在高純石英砂行業(yè)，一些人卻對(duì)氫氟酸避之不及，努力尋找“無(wú)氟”甚至“無(wú)酸”的方案，這科學(xué)嗎？
氫氟酸的廢水處理，除了需要堿中和，最重要的一點(diǎn)是要將氟離子濃度降低到國(guó)標(biāo)許可的范圍?？偟奶幚砹鞒滩⒉粡?fù)雜，正規(guī)的企業(yè)都有能力處理好氫氟酸廢水。然而一些小散企業(yè)沒(méi)有專業(yè)廢水處理設(shè)施，也不愿意增加處理成本，廢水直排造成環(huán)境污染。如廢水不經(jīng)處理后直排，很容易造成所在水域氟含量超標(biāo)，這也是造成部分地方談氟色變的主要原因。
實(shí)際上，有氟有酸并不意味著環(huán)境不友好，無(wú)氟無(wú)酸也不一定意味著環(huán)境友好。對(duì)此，筆者將另行寫文章分析。
四、磷酸及磷酸鹽
三元中強(qiáng)酸，沸點(diǎn)261℃（分解）。濃熱磷酸能分解絕大部分礦物，如鉻鐵礦、金紅石、鈦鐵礦等，還能和二氧化硅反應(yīng)生成雜多酸。磷酸是除了氫氟酸以外唯一能和石英反應(yīng)的酸。
磷酸的正鹽和酸式鹽，也可見(jiàn)用于石英材料的腐蝕實(shí)驗(yàn)中。
磷酸及磷酸鹽的廢水處理，首先需要用堿中和，然后需要將磷酸鹽的濃度降低到國(guó)標(biāo)許可的范圍。
五、氟硅酸和氟硼酸
氟硅酸是氫氟酸和石英反應(yīng)的產(chǎn)物，一般不再用于處理石英砂。不過(guò)弱酸性的氟硅酸能水解生成游離的氫氟酸，對(duì)礦物雜質(zhì)還是有一定的反應(yīng)能力。
氟硅酸較常見(jiàn)的報(bào)道是用于液相生成高純度二氧化硅。
氟硼酸為無(wú)色透明液體，呈強(qiáng)酸性，在水溶液中部分水解生成氫氟酸。氟硼酸和鹽酸、氫氟酸的混酸體系相比較，腐蝕能力差，但反應(yīng)時(shí)間更持久，而且氟硼酸反應(yīng)生成的部分鹽不容易沉淀。利用這一特點(diǎn)，氟硼酸在油田中應(yīng)用比較多，起緩蝕增效的作用。
氟硅酸的廢水處理，主要是用堿中和。氟硼酸的廢水處理，除了酸中和，還需要重點(diǎn)注意高毒性硼酸鹽的處理